D-ATV Test Bericht - Teil 3 (auf dem Prüfstand)

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1 TechTalk #83 D-ATV Test Bericht - Teil 3 (auf dem Prüfstand) von Ken Konechy W6HHC und Robbie Robinson KB6CJZ [deutsche Übersetzung von Hans Hass DC8UE] Im TechTalk77 berichteten wir das erste Mal über einen Test (Teil 1) mit einen Digital-ATV-Sender und einen DVB-S- Empfänger in Form einer SetTopBox (STB). Wir haben seit diesem ersten Bericht eine Menge an Informationen über D- ATV dazugelernt. Nun haben wir als erste Stufe einen Treiber und als zweite Stufe einen 30W Leistungs- Verstärker hinzugefügt. Dieser Beitrag berichtet über den Test mit den neuen Verstärkerstufen und gibt Informationen über den Empfang des Signals und die verschieden Video- Auflösungen. Vorstufe Leistungs-Verstärker (Treiber) Wenn man das Block-Diagramm in Bild 1 anschaut, sieht man, dass die gewählte 1.2GHz Vorstufen-PA das Kuhne Modell MKU-P1301A ist. Wir wollten für die zweite Stufe die Down-East-PA einsetzen...und wir wussten, das die Down-East 25mW Steuerleistung benötigt, um sie vollständig im linearen Bereich auszusteuern. Aber der SR-Systems-MiniMod-S- Modulator-Ausgang gibt nur etwa 1mW ab. Daher war die 1W-Kuhne-PA MKU-P1301A als Vorstufe eine gute Wahl. Sie ist zwar ein wenig teuer, immerhin kostet diese 1W-PA mehr als der 30W-Down-East-Vertärker, aber es ist ein für unsere Zwecke sehr gut konstruierter Verstärker. Bild 2 zeigt das Foto, wie der Modulator auf unserer Brett- Schaltung mit dem ersten Verstärker verbunden ist. Man beachte, dass die Kuhne-1W-PA (im Bild ganz rechts) mit einer dicken Aluminium-Platte als Wärmeverteilung versehen ist, die als Kühlkörper wirkt. Die Kuhne-PA verfügt über zwei interne Spannungs-Stabilisatoren, welche die korrekten Spannungen für den Verstärker aus der großen zentralen 12V-Stromversorgung ableiten. Diese internen Stabilisatoren geben eine Leistung von etwa 6W ab. Wie die mit einem HP-Model 432A-Mikrowellen-Wattmeter gemessene Leistung zeigt, steht reichlich Reserve für die benötigten Zwecke zur Verfügung. Tabelle 1 zeigt, dass eine gemessene mittlere Leistung von über 300mW am Ausgang verfügbar ist, wenn der Modulator volle Leistung abgibt. Bild 1 Block-Schaltbild der getesteten D-ATV Station Bild 2 Schaltungs-Aufbau mit MPEG-2-Platine, MiniMod-Modulator und Kuhne Vorstufen-PA March RF Newsletter - Page 1

2 Tabelle 1 die während des Test der DVB-S Station gemessene Leistungen Measured Measured Measured "shoulder" MiniMod-S exciter Measured Kuhne Down East Down East below menu MiniMod 1st-amp 2nd-amp 2nd-amp main power setting Output mw Output mw Output dbm Output W carrier mw N/A N/A N/A N/A mw N/A 37.6 dbm 5.75 W 35 db mw N/A 39.7 dbm 9.33 W 32 db mw N/A 41.8 dbm 15.1 W 29 db (Note: the readings below are with 5 db attenuator between the first-pa and the second-pa mw N/A 38.0 dbm 6.31 W 34 db mw N/A 39.3 dbm 8.51 W 32 db mw N/A 40.3 dbm 10.7 W 31 db mw 115 mw 41.1 dbm 12.9 W 28 db mw N/A 41.8 dbm 15.1 W 27 db mw 158 mw 42.3 dbm 17.0 W 25 db Bild 3 zeigt ein sehr sauberes Ausgangs-Signal des Kuhne Leistungs-Verstärkers (ohne spektrale Verbreiterung durch Schultern ), selbst bei Ansteuerung mit der maximalen Leistung des Modulators. Einige Anmerkungen über einen hand-gelötete SMD Verstärker Bausatz Ein lustiges Ding ereignete sich bei dem Versuch die erste Stufe für die W6HHC-DATV-Station auszuwählen. Unsere erste Wahl war nicht der Kuhne-Verstärker, sondern der erster Versuch war ein sehr preiswerter Bausatz eines 1.2GHz-1Watt-Verstärkers von MiniKits in Australien, welches den ATF50189 PHEMT benutzt. Der Bausatz kostete nur etwa 50 US-Dollar, aber offerierte eine große Herausforderung...es war ein Surface-Mount-Device-(SMD)- Bausatz. Nun, Ken (W6HHC) hatte mehr als nur die hervorragenden Heathkit- Bausätze zusammen gebaut, einschließlich der wirklich grandiosen SB-301 / SB-401 SSB-Station. Aber, Ken hatte keine Erfahrung mit hand-gelöteten SMD-Bauteilen. Der erste Trick, den er für einfaches händisches löten lernen musste, war eine Tube Löt-Paste (wie sie für das automatisiertes Löten benutzt wird) zu kaufen. Das arbeitete sehr gut. Es war sehr einfach, damit die benötigte Menge des Lots zu kontrollieren. Normaler Löt-Draht hat die Tendenz zu viel Lot auf der Platine abzuschmelzen. Löt-Paste hält außerdem freundlicherweise das Bauteil in Position, während man sich um den Lötkolben kümmert. Bild 3 der HP Model 8559A Spektrum-Analyzer zeigt den Ausgang der Kuhne Vorstufen-PA Endstufen Leistungs-Verstärker Das Block-Schaltbild in Bild 1 zeigt die 1,2 GHz-PA Typ 2330PA-30W von Down East Microwave (in Florida USA). Bild 4 zeigt die robuste und gut gekühlte Konstruktion des Beim Versuch die SMD-Bauteile auf die Platine zu bringen war es ein großes Problem, diese zu verlieren. SMD-Teile sind sehr klein. 1) Pinzetten können die SMD-Teile durch die halbe Werkstatt schießen. Manchmal suchte Ken auf allen Vieren eine halbe Stunde lang ohne Erfolg. 2) Das Positionieren zwischen den Fingerspitzen arbeitete besser. Aber manchmal verschwanden die Teile, bevor sie den Vergrößerungsglas-Sichtbereich auf der Platine erreichten. 3) Das Positionieren der SMD-Bauteile mittels eines in Löt- Paste getauchten Zahnstochers arbeitete dagegen erheblich besser. Abschließend war der Kauf des zusammengebauten und getesteten 1 Watt Verstärkers von Kuhne-Electronics die beste Lösung. March RF Newsletter - Page 2

3 Down East Leistungs-Verstärkers. Bild 5 zeigt das für die Leistungs-Messungen benutzte HP-Leistungs-Mess-Gerät Model 432A (nach dem Bolometer-Prinzip). Man beachte die nötige Ansammlung von Präzisions-Abschwächern am oberen Rand von Bild 5, mittels denen die Leistung in den Bereich nahe unter 0dBm zur Anpassung an den Mess- Bereich abgesenkt wird. Bild 6 zeigt am HP Spektrum-Analyzer das Ausgangs-Signal der Down-East-PA (mit einem Schulter-Abstand größer 28dB) Bild 4 Konstruktion des Leistungs-Vertärkers Down East Modell 2330PA Die Wahl der Video-Auflösung Das englische Handbuch für den MiniMod-S-Modulator, welches wir auf der Web-Seite von SR-Systems gefunden haben, geht leider nicht in die Tiefe, was die Konfiguration hinsichtlich der Auswahl der Video-Auflösung angeht. Das Manual zeigt, das es drei Möglichkeiten für die Auswahl des gesendeten D-ATV-Videos gibt: D1 HD1 SIF Aber was bedeutet die Wahlmöglichkeit? Es bedurfte einiger Google-Suchen, um mit der Sortierung des Puzzels zu beginnen. Abschließend fand sich bei DJ1CU ein sehr guter Artikel (genannt Der DVB-S 70cm-Sender ) auf der Web-Seite (unter Links ). Lassen Sie uns diese drei Auflösungen näher betrachten. -- D1 Auflösung -- D1 ist die normale Auflösung, die ein normaler Standard- Definition Fernseher zeigen kann (DVD Qualität). D1 = 720 x 576 Pixel für PAL D1 = 704 x 480 Pixel für NTSC Bild 5 HP Modell 432A Leistungs-Messer Man beachte die Ansammlung der Dämpfungs- Glieder am oberen Bild-Rand des Fotos Bild 6 zeigt die Qualität des Ausgangs-Signals der Down- East-PA bei Leistung von etwa 13 Watt. Das spektrale Anwachsen der Schultern liegt bei ca. 28db unterhalb des Daches des Haupt-Signals. Die Leistungs-Messungen sind in Tabelle 1 aufgeführt. -- HD1 Auflösung -- Die HD1 Auflösung beschreibt NICHT etwa High Definition. Es zeigt sich, dass mit HD1 in Wirklichkeit die Hälfte von D1 gemeint ist. HD1 = 352 x 576 Pixels für PAL HD1 = 352 x 480 Pixels für NTSC Nach der Meinung von Volker (DJ1CU) liefert die HD1- Auflösung eine perfekte Qualität für D-ATV. March RF Newsletter - Page 3

4 -- SIF Auflösung -- SIF steht für "Standard Input Format". Es ist sehr nahe verwandt mit dem CIF ("Common Interchange Format") SIF = 352 x 288 Pixels für PAL SIF = 352 x 240 Pixels für NTSC CIF = 352 x 288 Pixels für PAL und für NTSC DJ1CU erklärte, dass nach seiner Meinung SIF für eine gebräuchliche Video-Übertragung nicht akzeptabel ist. Ken und Robbie haben in diversen Tests SIF benutzt. Der Haupt-Mangel wurde bei der Wiedergabe im Vollbild- Modus beobachtet. Da man nur über ein viertel der Video- Pixel verfügt, muss das Grafik-Display drei weitere Phantom-Pixel für jeden echten Bildpunkt errechnen. Wir sahen bei den Full-Screen-Videos, dass einige Pixel in Hintergrund anfingen zu flickern. Das Bild an sich war sauber, aber das Phantom-Pixel-Geflacker war sehr ablenkend. Eine andere Auswirkung bei der Video-Bitraten-Auswahl ist die Beeinflussung der Netto-Datenrate (NDBR), die durch den MPEG-2-Encoder generiert wird und damit die HF- Bandbreite beeinflusst. Eine größere NDBR erzeugt typischerweise eine größere HF-Bandbreite. DJ1CU berichtet: Auflösung D1 HD1 SIF Video NDBR ~2.0 Mbps ~1.1 Mbps ~0.5 Mbps Zur selben Zeit hatte Ken einen D-ATV-Artikel gelesen, in dem der neue Hauppauge WinTV-HVR-1950 USBgestützte ATSC/NTSC-Video-Capture-Adapter vorgestellt wurde. Es hatte ein externes Wechselstrom-Netzteil und somit reichlich Leistung für eine schnelle Signal- Verarbeitung. Es wurde eine Reihe von Tests durchgeführt, um die DVB-S-Echtzeit-Verzögerung von der Kamera zum Display zu messen. Die Verzögerungs-Ergebnisse sind in Tabelle 2 auf der nächsten Seite dargestellt. Wir wollen diese vier Bereiche von potentiellen Verzögerungen näher betrachten. -- MPEG-2 Encoder Verzögerung -- Es findet eine Menge an Signal-Verarbeitung während der MPEG-2-Codierung (Daten-Kompression) statt. Während einer Diskussion über die Signal-Verzögerung mit Stefan (DG8FAC) von SR-Systems, erklärte Stefan, dass typischerweise 90% der Verzögerung bei Wiedergabe auf einem analogen Monitor (wie beim Test #1 in Tabelle 2) durch das MPEG-2-Board erzeugt wird. Stefan erklärte...die Verzögerung hat nichts zu tun mit dem DVB-S- Modulator/Sender, die Verzögerung wird hauptsächlich durch den MPEG-2-Chip auf der Encoder-Platine und dem MPEG-2-Decoder in der Empfänger-SetTopBox erzeugt Wir werden später sehen, wenn wir über die SetTopBox sprechen, dass die SR-System MPEG-2 Encoder-Platine über 1 Sekunde Verzögerung erzeugt. Stefan erklärte, dass es zwar eine LowDelay-Lösung für den Encoder gibt, aber diese (mit über 2500 Euro) den Encoder ziemlich teuer macht. Wir benutzen derzeit die D1-Video-Auflösung für unsere in D-ATV TechTalk83 durchgeführten Tests. Digital-ATV Verzögerung Während unsere ersten Prüfstand-Tests in TechTalk77 berichteten wir über eine Reaktions-Zeit (Verzögerung) von etwa einer Sekunde und dass die Flüssigkeit des Videos ziemlich ruckelig war (verlorene Bilder), wenn wir das Bild vollformatig auf dem Notebook-Display wiedergegeben haben. Wir hatten zu untersuchen, worin die Ursachen lagen. Wir haben herausgefunden, dass es mindestens vier primäre Gründe für die Verzögerung bei digitalen Sende- / Empfangs-Systemen gibt: MPEG-2 Encoder SetTopBox Receiver USB2 Video-Capture Board Graphics Processing in Notebook Display Nach den TechTalk77-Tests war Ken W6HHC zunächst besorgt, dass sein 6-Jahre altes DELL Einsteiger-Notebook mit seinem Display die Begrenzung darstellen könnte. Es gab ebenfalls die Besorgnis, dass der preiswerte Video- Capture-USB-Adapter der Grund für die Verzögerung sein könnte. So schien es eine gute Zeit zu sein, einen neuen DELL Notebook-Computer (Precision Model M4400) zu kaufen, der mit einem guten Grafik-Prozessor für das Notebook-Display ausgestattet ist. -- SetTopBox Empfänger Verzögerung -- Jedes Video-Voll-Bild dauert im NTSC-Standard 33 Millisekunden. Eine qualitativ gute STB benötigt etwa 4 Bilder (0,13 Sekunden) für die MPEG-2-Decodierung. Eine ganze Reihe preiswerter STBoxen haben eine Verzögerung von ungefähr 5-8 Bildern. Die ViewSat VS2000 Xtreme STB wird als hervorragende STB dargestellt und wir tendieren dazu, zu glauben, dass diese Box zur Gruppe der Boxen mit 4 Bildern Verzögerung gehört. Das bedeutet, dass die MPEG-2 Encoder-Platine in Test #1 (siehe Tabelle 2) eine Verzögerung von etwa einer Sekunde hat. -- USB2 Video-Capture Verzögerung -- Der preiswerte StarTech.com USB2-Video-Capture- Adapter bezieht seine Stromversorgung vom USB-Port des Computers. Damit verfügt der StarTech-Adapter über keine große Leistung für eine schnelle Berechnung, was die Stromversorgung anbelangt. Aber Tabelle 2 zeigt klar eine gemessene Verzögerung von nur 0,1 Sekunden, die durch den StarTech.com USB2-Adapter hervorgerufen wird. Auf der anderen Seite benötigt der neue Hauppauge WinTV- HVR-1950-Adapter, mit externer Stromversorgung, eine Verzögerung von 1,37 Sekunden bei Verwendung der Version 6 der WinTV-Display-Software. Mit der neueren (Win7-zertifizierten) Version 7 der WinTV-Display-Software und zugehörigen Geräte-Treibern wurde eine interne Verzögerung von 1,7 Sekunden gemessen... für eine Gesamt-Verzögerung von 2,8 Sekunden. March RF Newsletter - Page 4

5 Tabelle 2 Messungen der D-ATV Verzögerungs-Zeiten STB w/ STB w/ Dell Inspiron Dell Precision STB w/ 1150 Notebook M4400 Notebook NTSC Intel 2.4 GHz CPU Intel 3.1 GHz Core2 Test Analog TV WinXP Pro Win7 Pro USB2 Video Capture board NOTE sec (none used) sec 1.2 sec Startech.com USB2 StarTech GrabBee lite display SW sec Hauppauge WinTV-HVR-1950 WinTV Ver 6 display software sec Hauppauge WinTV-HVR-1950 WinTV Ver 7 display software Dieses Hauppauge HVR-Produkt war daher eine ziemliche Enttäuschung, was die Anwendung für D-ATV betrifft, aber OK für die Aufnahme einer off-the-air-fernseh-sendung. -- Display Graphics Processing Verzögerung -- Das alte DELL-Einstiegs-Notebook hatte einen einfachen Grafik- Prozessor...nur einen Vanilla Intel 82852/82855 Graphics Controller. Das neue DELL-M4400-Notebook hat den leistungsstarken NVIDIA Quadro FX 370M6 Graphics Controller. Das beim alten DELL-PC beschriebene flickernde Video bei Vollbild-Wiedergabe und viertel SIF-Auflösung verschwand vollständig auf dem neuen schnellen DELL mit der NVIDIA Graphik. zum Dach des Orange Police Department-Gebäudes OPD zu senden. Dort hatte Robbie (KB6CJZ) eine 24-Element Loop-Yagi aufgebaut. Die FEC war auf 1/2 gesetzt und die HF-Bandbreite erreichte 3 MHz. Die Entfernung betrug etwa 4,8 Kilometer auf Dach-Höhen-Niveau und durchquerte diverse mit Bäumen bewachsene Strassen und Gärten und ebenfalls eine hochgelegte Schnell-Strasse. Die D-ATV Bilder waren perfekt! Erste quer durch die Stadt-Tests Prüfstand-Tests sind wichtig. Aber wir wollten die Tauglichkeit des Konzepts überprüfen. Daher haben wir versucht, ein 1,2 GHz-Test Signal von Ken s Haus (unter Verwendung einer 3-Ft.-Vertikal-Ant.) Bild 7 Robbie KB6CJZ installiert seine 24-Element Loop-Yagi auf dem OPD-Dach und empfängt damit perfekte D-ATV Bilder Bild 8 Erste D-ATV-Übertragung quer durch die Stadt, empfangen auf dem Gebäude des Orange Police Departments OPD ( Entfernung 4,8 Kilometer) Die Verwendung der 24-Element-Yagi auf dem Polizei-Gebäude war vermutlich nicht nötig. Das Signal war rauschfrei, wenn die Antenne innerhalb eines Winkels von 30 Grad auf Ken s QTH ausgerichtet war. Weitere Feld-Tests sind geplant. Interessante DATV Links AGAF D-ATV Komponenten (Platinen) siehe und SR-Systems D-ATV Komponenten (Platinen) siehe und Down East Microwave HF Verstärker siehe Kuhne Electronics (DB6NT) HF Verstärker siehe MiniKits (SMD Bausätze für HF Verstärker) siehe British ATV Club - Digital Forum siehe British ATV Club Auswahl von über 25 streamenden Relais siehe Deutsches ATV Portal über streamende Relais und Forum siehe Orange County ARC Newsletter, komplette Serie von D-ATV-Artikeln siehe TAPR Digital Communications Conference, frei verfügbare Papiere siehe Volker Broszeit, DJ1CU Artikel über Der DVB-S 70 cm Sender Darren-G7LWT, Seite für D-ATV Anfänger siehe Nick Sayer N6QQQ, Seite über seinen zukünftigen D-ATV Umsetzer siehe Rob-MØDTS, D-ATV Seite einschließlich Details des F4DAY-Designs siehe Ultimative Quelle für Digital Amateur Fernsehen siehe March RF Newsletter - Page 5